常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表,附详细表格

1、石灰石39.836.00.180.25页岩66.849.50.170.21(E,v)与(K,G)的转换关系如下:K=3(1-2v)7.2)E2(1+v)当v值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K值(利用压缩试验或者P波速度试验估计)，然后再用K和v来计算G值。表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。岩石的弹性(实验室,直)(Goodman,1980)表7.1干密度(kg/m3)E(GPa)vK(GPa)G(GPa)砂岩19.30.3826.87.0粉质砂岩26.30.2215.610.8石灰石209028.50.29

2、22.611.1页岩2210-257011.10.298.84.3大理石270055.80.2537.222.3花冈岩73.80.2243.930.2土的弹性特性值(实验室值)(Das,1980)表7.2干密度(kg/m3)弹性模量E(MPa)泊松比V松散均质砂土147010-260.2-0.4密质均质砂土184034-690.3-0.45松散含角砾淤泥质砂土1630密实含角砾淤泥质砂土19400.2-0.4硬质粘土17306-140.2-0.5软质粘土1170-14902-30.15-0.25黄土1380软质有机土610-820冻土2150各向异性弹性特性作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各

3、向同性弹性模型需要5中弹性常量:E1,E3,v12,v13和G13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E1,E2,E3,V12,V13,V23，G12，G13和G23。这些常量的定义见理论篇。均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。横切各向同性弹性岩石的弹性常数(实验室)表7.3E(GPa)E.(GPa)VVzxGxy(GPa)砂岩43.0y40.0yx0.280.17xy17.0砂岩15.79.60.280.215.2大理石68.650.2花岗岩1

4、0.75.20.060.200.220.4114.525.326.61.2流体弹性特性用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量Kf如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M。纯净水在室温情况下的值是2Gpa。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的Kf不用折减。这是由于对于大的耳流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAGD中用到的流动时间步长,tf与孔隙度n渗透系数k以及Kf有如下关系：上At乂n（7.3）fKkf对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固

5、结系数C来决定改变Kf的结果。TOC o 1-5 h zVfC=（7.4）vnm+vKf其中1m=vK+4G/3k=kYf其中，kFLAC3D使用的渗透系数k渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒）Yf水的单位重量考虑到固结时间常量与C成比例，我么可以将Kf的值从其实际值（2x109Pa）减少,vf利用上面得表达式看看其产生的误差。流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果Kf是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果Kf远比k大，则压缩过程就慢，但是一般有可能Kf对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一

6、些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。在无流动情况下，饱和体积模量为：KK=K+f（7.5）不排水的泊松比为：7.6)3K2Gu2（3K+G）u这些值应该和排水常量k和v作比较，来估计压缩的效果。重要的是，在FLAC3D中，排水特性是用在机械连接的流变计算中的。对于可压缩颗粒，比奥模量对压缩模型的影响比例与流动。7.3固有的强度特性在FLAC3D中，描述材料破坏的基本准则是摩尔-库仑准则，这一准则把剪切破坏面看作直线破坏面：f=00N+2cN（7.7）s13*其中N=（1+sin）/（1一sin）（P01最大主应力（压缩应力为负）;0最小主应力3摩擦角c粘聚力当f0时进入拉伸屈服。岩石和

7、混凝土的抗拉强度通常有由西实验获得。注意，抗拉t强度不能超过旷3,这是和摩尔-库仑关系的顶点的限制是一致的。最大的值由下式给出7.9)cot=maxtan表7.4列出了一系列具有代表性的典型的岩石标本的粘聚力、摩擦角和抗拉强度值。土体的具有代表性的典型粘聚力和摩擦角的具有代表性的典型值见表7.5。土体强度用无侧限抗压强度q表示，q与粘聚力C和摩擦角的关系由下式确定uuq=2ctan（45+/2）（7.10）u岩石的强度特性值（实验室测定）表7.4摩擦角（度）粘聚力（MPa）抗拉强度（MPa）沙岩27.827.21.17粉质岩32.134.7-泥质页岩14.434.8-硅岩42.0706石灰石4

8、2.0硅岩42.0706石灰石42.0土体的强度特性值（排水实验测定）表7.5粘聚力（kpa）摩擦角的最大值（度）摩擦角的残留值（度）沙砾-3432无细沙的沙性砂砾-3532粘性良好的沙性砂砾1.03532较细的砂砾和沙的混合体3.02822细沙粒-3230粗沙粒3430级配良好的沙粒-3332低塑性泥沙2.02825中-咼塑性泥沙3.02522低塑性粘土6.02420中塑性粘土8.02010咼塑性粘土10.0176有机淤泥或粘土7.02015山脉花岗岩51.0测试场地玄武岩31.06.7255.166.21.5813.1岩石物理力学性质一览表密石cm3岩度歓%艮3液限塑量模a)形MPa变碎积

9、7度密如粒”土定删一O定删一类土黄土511311干3118有具土性黄附新湿11118定删一O土性粘5V32527模缩压/|4-1)117定删一O密石cm3岩度歓一孔一1软数量1模MPa形103变a口5八9XJ岩.7土22粘O112223岩板泥5113115斶岩砂粉石岩口nO13555248新/|2XJ体77岩6.鲜5112558岩灰泥O01111鲜新/|611岩34211J438z新/|320.体灰岩2.32.770.14.450.70.943539502005201050白云岩2.12.70.325.00.13.06.7328025015252050L_LUU片岩2.692.920.021.

10、850.10.20.530.69（绿泥石片岩）447210100110120千枚岩0.43.60.51.80.670.9610（石英千枚岩）10100110120板岩2.32.750.45左右0.10.35.0（新鲜岩体）60200715220大理岩2.62.70.16.00.11.04967701402.04.04.9（裂隙育岩体）石英岩2.42.80.18.70.11.50.940.96657015035015301050花冈岩2.32.80.54.00.14.00.720.9730371002507251450闪长岩2.522.960.25.00.35.00.60.81.58.5（具裂隙岩体）10025010251050辉长岩2.552.980.34.00.54.018030015361050流纹岩18030015301050安山岩2.32.71.14.50.34.50.810.918.312.0（具裂隙岩体）10025010201040玄武岩2.53.10.57.20.32.80.30.